JP3504947B2 - 加硫エラストマーの超音波連続脱硫方法及び装置 - Google Patents
加硫エラストマーの超音波連続脱硫方法及び装置Info
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- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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- C08J11/04—Recovery or working-up of waste materials of polymers
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
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- C08C—TREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
- C08C19/00—Chemical modification of rubber
- C08C19/08—Depolymerisation
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、加硫エラストマーおよび熱可塑性プラス
チックを連続的に再生利用する装置および方法に関す
る。さらに詳しくは、本発明は加硫エラストマーにおけ
るＣ−Ｓ結合、Ｓ−Ｓ結合および必要ならば、Ｃ−Ｃ結
合の連続的超音波破壊法に関する。
チックを連続的に再生利用する装置および方法に関す
る。さらに詳しくは、本発明は加硫エラストマーにおけ
るＣ−Ｓ結合、Ｓ−Ｓ結合および必要ならば、Ｃ−Ｃ結
合の連続的超音波破壊法に関する。
背景技術
年間約200,000,000本の使用済タイヤが生じることが
最近推定されている。これらタイヤの有効寿命が終った
後、それらは一般に廃棄物投棄場所に捨てられるが、使
用済タイヤは価値がなく、実際に適切に廃棄するにはコ
ストがかかるので、空地や湖および川に捨てられる場合
が多い。
最近推定されている。これらタイヤの有効寿命が終った
後、それらは一般に廃棄物投棄場所に捨てられるが、使
用済タイヤは価値がなく、実際に適切に廃棄するにはコ
ストがかかるので、空地や湖および川に捨てられる場合
が多い。
これまでは、廃棄物投棄場所および再生プラントで使
用済タイヤを燃して金属を回収する、或いはそれらを埋
立てごみ処理場に投棄することが可能であった。しかし
ながら、エコロジーおよび環境状態の公衆認識の増大と
共に、国の環境保護局および米国政府環境保護局がこの
形態の空気および陸地の汚染防止を求めてきた。
用済タイヤを燃して金属を回収する、或いはそれらを埋
立てごみ処理場に投棄することが可能であった。しかし
ながら、エコロジーおよび環境状態の公衆認識の増大と
共に、国の環境保護局および米国政府環境保護局がこの
形態の空気および陸地の汚染防止を求めてきた。
廃棄物を処理する最も一般的で伝統的な方法は、廃棄
物を指定された場所に単に投棄することであった、それ
によって大きくて有害なごみ捨て場を作り、火災がしば
しば発生し水源への有害物質の流入が日常となってい
る。これらのごみ捨て場は目ざわりであるのみならず、
空気および水に対して環境危険物である。ごみ処理地や
ごみ捨て場は廃棄物を処理する最も安い短期の方法であ
るが、この目的に使用できる土地が急速に尽きてきたこ
とが問題である。これは、特に工業国の極めて都市化さ
れた地域に当てはまる。廃棄物を投棄するこの方法は材
料の回収ができない。
物を指定された場所に単に投棄することであった、それ
によって大きくて有害なごみ捨て場を作り、火災がしば
しば発生し水源への有害物質の流入が日常となってい
る。これらのごみ捨て場は目ざわりであるのみならず、
空気および水に対して環境危険物である。ごみ処理地や
ごみ捨て場は廃棄物を処理する最も安い短期の方法であ
るが、この目的に使用できる土地が急速に尽きてきたこ
とが問題である。これは、特に工業国の極めて都市化さ
れた地域に当てはまる。廃棄物を投棄するこの方法は材
料の回収ができない。
金属ベルト繊維コードのような材料で補強した天然ま
たは合成ゴムから成る自動車のタイヤ、ホースおよびベ
ルトのようなゴムを主成分とした製品の廃棄に特に問題
がある。これらの製品は、当初のおよび／または主たる
タスクを果たした後、殆んど使用されない。若干数のタ
イヤは擁壁、ボート保護用ガードおよび類似の耐候性が
望ましい物を作るために使用される。しかしながら、は
るかに多い数のタイヤ、ベルトおよびホースが単に捨て
られて、目ざわりで昆虫および害虫の繁殖地となってい
る。これらの物質は分解し難く地表へ移動する傾向があ
るので、埋めるのは特に効果がない。
たは合成ゴムから成る自動車のタイヤ、ホースおよびベ
ルトのようなゴムを主成分とした製品の廃棄に特に問題
がある。これらの製品は、当初のおよび／または主たる
タスクを果たした後、殆んど使用されない。若干数のタ
イヤは擁壁、ボート保護用ガードおよび類似の耐候性が
望ましい物を作るために使用される。しかしながら、は
るかに多い数のタイヤ、ベルトおよびホースが単に捨て
られて、目ざわりで昆虫および害虫の繁殖地となってい
る。これらの物質は分解し難く地表へ移動する傾向があ
るので、埋めるのは特に効果がない。
廃棄物を処理してその構成成分を回収するために多く
の提案がされてきた。これらの提案のいくつかは、好ま
しくない材料を燃焼除去して耐火性残留物や金属材を得
ることを含んでる。これは１つの回答と思われるが、多
くの有用物質を燃焼で失ない、焼却プロセス自体がエネ
ルギー効率が悪く大気中に危険副産物を放出する恐れの
あることを無視しているし、灰分をどうするかの問題も
無視している。
の提案がされてきた。これらの提案のいくつかは、好ま
しくない材料を燃焼除去して耐火性残留物や金属材を得
ることを含んでる。これは１つの回答と思われるが、多
くの有用物質を燃焼で失ない、焼却プロセス自体がエネ
ルギー効率が悪く大気中に危険副産物を放出する恐れの
あることを無視しているし、灰分をどうするかの問題も
無視している。
材料回収の別の方法は、廃棄物を小片して必要な成分
を強制的に除去する方法を含む。これは、タイヤのよう
なものから材料を回収する場合には極めて困難な作業で
ある。タイヤを小片にすることさえも、金属、繊維およ
びゴム生成物の回収を促進しない。さらに、多量のエネ
ルギーがタイヤの小片化に消費される。
を強制的に除去する方法を含む。これは、タイヤのよう
なものから材料を回収する場合には極めて困難な作業で
ある。タイヤを小片にすることさえも、金属、繊維およ
びゴム生成物の回収を促進しない。さらに、多量のエネ
ルギーがタイヤの小片化に消費される。
さらに別の方法は、化学薬品を使用して材料をその構
成成分に分解することを含む。しかしながら、これらの
方法は化学沈殿物および残渣を生じ、それらは廃棄でき
ない場合は迷惑のみならず、化学処理のあるものは人命
および環境に危険である。
成成分に分解することを含む。しかしながら、これらの
方法は化学沈殿物および残渣を生じ、それらは廃棄でき
ない場合は迷惑のみならず、化学処理のあるものは人命
および環境に危険である。
さらに別の方法は、生成物の温度をそれら成分のガラ
ス転移温度以下に下げるために低温技術を広範囲に用い
る。この低温における生成物は、次に諸成分を十分に分
離させるように粉砕されるが、これはエネルギー集中プ
ロセスである。
ス転移温度以下に下げるために低温技術を広範囲に用い
る。この低温における生成物は、次に諸成分を十分に分
離させるように粉砕されるが、これはエネルギー集中プ
ロセスである。
ゴムの脱硫（devulcanizing）法に超音波を応用する
のは極めて最近の分野である。実際に、この分野におけ
る伝統的な考え方は、ゴムは超音波によって脱硫よりむ
しろ加硫されるということを示してきた。岡田および平
野は、Meiji Gomu Kasei,9（１）,14−21（1987）に
ゴムの超音波加硫が得られ、その方法は研究室で示され
たことを発表した。
のは極めて最近の分野である。実際に、この分野におけ
る伝統的な考え方は、ゴムは超音波によって脱硫よりむ
しろ加硫されるということを示してきた。岡田および平
野は、Meiji Gomu Kasei,9（１）,14−21（1987）に
ゴムの超音波加硫が得られ、その方法は研究室で示され
たことを発表した。
さらに、ゴムを主成分とした接着剤の活性化に超音波
を使用することがKauch Rezina,（５）,31−２（198
3）で議論され、ゴム・ストリップの接着が記載されて
いる。接着されたゴム・ストリップの動的強さは超音波
による活性化時間の増加と共に増すことが示されてい
る。
を使用することがKauch Rezina,（５）,31−２（198
3）で議論され、ゴム・ストリップの接着が記載されて
いる。接着されたゴム・ストリップの動的強さは超音波
による活性化時間の増加と共に増すことが示されてい
る。
複合ポリマーの超音波溶接が、Svar,Proizvod.,
（７）42−３（1982）に議論されており、カーボンブラ
ックを充てんしたゴムの超音波溶接がゴムとカーボンブ
ラック分子間の橋かけを介して進行することが測定され
ている。
（７）42−３（1982）に議論されており、カーボンブラ
ックを充てんしたゴムの超音波溶接がゴムとカーボンブ
ラック分子間の橋かけを介して進行することが測定され
ている。
超音波によるゴムの加硫およびポリマーの橋かけが19
72年10月26日付けDE2,216,594号（1971年４月６日に優
先権を主張した特願昭46−20736号に基づく）に詳述さ
れており、加硫剤または橋かけ剤を含有するエチレン−
プロピレンゴムまたはポリブタジエンゴム−天然ゴム混
合物；またはポリマー、例えばポリエチレンが冷水やシ
リコーン油を含有する浴中で超音波（500kHz）によって
それぞれ加硫又は橋かけされている。
72年10月26日付けDE2,216,594号（1971年４月６日に優
先権を主張した特願昭46−20736号に基づく）に詳述さ
れており、加硫剤または橋かけ剤を含有するエチレン−
プロピレンゴムまたはポリブタジエンゴム−天然ゴム混
合物；またはポリマー、例えばポリエチレンが冷水やシ
リコーン油を含有する浴中で超音波（500kHz）によって
それぞれ加硫又は橋かけされている。
高極性ゴム、例えばクロロプレンゴムまたはブタジエ
ン−ニトリルゴムに超高周波加硫を応用することが、Ru
bber World,162（２）,59−63（1970）に記載されてい
る。
ン−ニトリルゴムに超高周波加硫を応用することが、Ru
bber World,162（２）,59−63（1970）に記載されてい
る。
脱硫モード超音波を応用することが唯一特開昭62−12
1741号に記載されている。該特許はバッチ法を記載し、
加硫ゴムが10kHz〜1MHzの超音波照射による脱硫によっ
て再生利用されている。そのバッチ法は500ワット50kHz
の超音波を用いて20分を要した。該法はＣ−Ｓ結合およ
びＳ−Ｓ結合を破壊するが、Ｃ−Ｃ結合を破壊していな
い。
1741号に記載されている。該特許はバッチ法を記載し、
加硫ゴムが10kHz〜1MHzの超音波照射による脱硫によっ
て再生利用されている。そのバッチ法は500ワット50kHz
の超音波を用いて20分を要した。該法はＣ−Ｓ結合およ
びＳ−Ｓ結合を破壊するが、Ｃ−Ｃ結合を破壊していな
い。
発明の開示
この発明は、加硫エラストマーにおけるＣ−S,S−Ｓ
結合および、必要ならば、Ｃ−Ｃ結合を破壊する連続超
音波法に関する。３次元の化学的網目構造を有する加硫
エラストマーは熱および／または圧力下で流動できない
ことが良く知られている。これは使用済タイヤおよび他
のエラストマー品の再生利用に大きな問題を与えてい
る。圧力および任意に熱の存在下であるレベルの振幅の
超音波を印加することによって、加硫エラストマーの３
次元網目構造が迅速に分解（破壊）されることが思いが
けなく見出された。最も望ましい結果として、圧力およ
び任意に熱の存在下で、超音波処理した硬化ゴムは軟質
になり、この材料を未硬化エラストマーの場合に用いた
方法と類似の方法で再処理および成形することができ
る。
結合および、必要ならば、Ｃ−Ｃ結合を破壊する連続超
音波法に関する。３次元の化学的網目構造を有する加硫
エラストマーは熱および／または圧力下で流動できない
ことが良く知られている。これは使用済タイヤおよび他
のエラストマー品の再生利用に大きな問題を与えてい
る。圧力および任意に熱の存在下であるレベルの振幅の
超音波を印加することによって、加硫エラストマーの３
次元網目構造が迅速に分解（破壊）されることが思いが
けなく見出された。最も望ましい結果として、圧力およ
び任意に熱の存在下で、超音波処理した硬化ゴムは軟質
になり、この材料を未硬化エラストマーの場合に用いた
方法と類似の方法で再処理および成形することができ
る。
本発明の第１の目的は、加硫エラストマーの連続脱硫
法を詳述することである。
法を詳述することである。
本発明の第２の目的は、加硫エラストマーにおけるＣ
−Ｓ、Ｓ−Ｓ結合および必要ならば、Ｃ−Ｃ結合が切断
される加硫エラストマー粒子の連続脱硫法を詳述するこ
とである。
−Ｓ、Ｓ−Ｓ結合および必要ならば、Ｃ−Ｃ結合が切断
される加硫エラストマー粒子の連続脱硫法を詳述するこ
とである。
本発明の第３の目的は、超音波を使用する加硫エラス
トマーの連続脱硫法の詳述にある。
トマーの連続脱硫法の詳述にある。
本発明の第４の目的は、およそ数秒以下でゴムを脱硫
する超音波を使用する加硫エラストマーの連続脱硫法を
詳述にある。
する超音波を使用する加硫エラストマーの連続脱硫法を
詳述にある。
本発明の第５の目的は、超音波ホーンを配置したダイ
出口穴を介した加硫エラストマーの連続脱硫に有効な装
置を詳述することである。
出口穴を介した加硫エラストマーの連続脱硫に有効な装
置を詳述することである。
本発明の第６の目的は、各々が超音波ホーンを配置し
た複数のダイ出口穴を介した加硫エラストマーの脱硫に
有効な装置を詳述することである。
た複数のダイ出口穴を介した加硫エラストマーの脱硫に
有効な装置を詳述することである。
本発明の第７の目的は、架橋重合体に超音波、圧力お
よび任意に熱を加えることによって高架橋重合体の３次
元網目構造を破壊させることができる連続法を提供する
ことである。
よび任意に熱を加えることによって高架橋重合体の３次
元網目構造を破壊させることができる連続法を提供する
ことである。
本発明の第８の目的は、超音波ホーンがダイ内部に配
置された脱硫中に生じる酸化分解の量を最少にする優れ
た超音波ホーンおよびダイ形状を提供することである。
置された脱硫中に生じる酸化分解の量を最少にする優れ
た超音波ホーンおよびダイ形状を提供することである。
本発明のこれらおよび他の目的は、添付図面、詳細な
説明および請求の範囲に照らして見て明らかである。
説明および請求の範囲に照らして見て明らかである。
図面の簡単な説明
第１図は、超音波反応装置の縦軸に沿った横断面正面
図である； 第２図は、超音波反応装置の縦軸に沿ったダイの分解
組立横断面平面図であって、本実施態様におけるダイは
第１のダイ入口穴と第２のダイ出口穴を有する； 第３図は、超音波反応装置の縦軸に沿ったダイの分解
組立横断面平面図であって、本実施態様におけるダイは
第１のダイ入口穴のみを有する； 第４図は、超音波反応装置の縦軸に沿ったダイの別の
構造の分解組立横断面図であって、縦方向のダイ／ホー
ンの組合せと半径方向のダイ／ホーンの組合を示し、各
ダイは第１のダイ入口穴と第２のダイ出口穴を有する； 第５図は、超音波反応装置の縦軸に沿ったダイの別の
構造の分解組立横断面図であって、縦方向のダイ／ホー
ンの組合せおよび斜めのダイ／ホーンの組合せを示し、
各ダイは第１のダイ入口穴と第２のダイ出口穴を有す
る； 第６図は、超音波反応装置の縦軸に沿ったダイの別の
構造の分解組立横断面図であって、縦方向のダイ／ホー
ンの組合せ、半径方向のダイ／ホーンの組合せおよび斜
めのダイ／ホーンの組合せを示し、各ダイは第１のダイ
入口穴と第２の出口穴を有する。
図である； 第２図は、超音波反応装置の縦軸に沿ったダイの分解
組立横断面平面図であって、本実施態様におけるダイは
第１のダイ入口穴と第２のダイ出口穴を有する； 第３図は、超音波反応装置の縦軸に沿ったダイの分解
組立横断面平面図であって、本実施態様におけるダイは
第１のダイ入口穴のみを有する； 第４図は、超音波反応装置の縦軸に沿ったダイの別の
構造の分解組立横断面図であって、縦方向のダイ／ホー
ンの組合せと半径方向のダイ／ホーンの組合を示し、各
ダイは第１のダイ入口穴と第２のダイ出口穴を有する； 第５図は、超音波反応装置の縦軸に沿ったダイの別の
構造の分解組立横断面図であって、縦方向のダイ／ホー
ンの組合せおよび斜めのダイ／ホーンの組合せを示し、
各ダイは第１のダイ入口穴と第２のダイ出口穴を有す
る； 第６図は、超音波反応装置の縦軸に沿ったダイの別の
構造の分解組立横断面図であって、縦方向のダイ／ホー
ンの組合せ、半径方向のダイ／ホーンの組合せおよび斜
めのダイ／ホーンの組合せを示し、各ダイは第１のダイ
入口穴と第２の出口穴を有する。
第７図は、超音波反応装置の縦軸に沿ったダイの別の
構造の分解組立横断面図であって、縦方向のダイ／ホー
ンの組合せ、半径方向のダイ／ホーンの組合せおよび斜
めのダイ／ホーンの組合せを示し、各ダイは第１のダイ
入口穴のみを有する； 第８図は、超音波反応装置の縦軸に沿った超音波反応
装置の別の実施態様の横断面図であって、反応器の回り
の複数の半径方向のダイ／ホーンの組合せ、縦方向のダ
イ／ホーンの組合せを示し、該反応器はダイを具備して
いない； 第９図は、バレルの温度が200℃で種々の速度および
圧力下、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib＝Ip）が0.5m
m、そして超音波の振幅が96μｍで押出機を押出され加
硫された加硫水素化ニトリルゴム：（１）5rpm（42kg/c
m2（600psi））；（２）15rpm（84kg/cm2（1,200ps
i））；（３）25rpm（126kg/cm2（1800psi））；および
（４）未硬化（未加硫）水素化ニトリルゴムの粘度とせ
ん断速度との関係を示すグラフである； 第10図は、バレルの温度が200℃で種々の速度および
圧力下、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib＝Ip）が0.5m
m、そして超音波の振幅が82μｍで押出機を押出され加
硫された加硫水素化ニトリルゴム：（１）5rpm（42kg/c
m2（600psi））；（２）10rpm（49kg/cm2（700ps
i））；（３）15rpm（73.5kg/cm2（1,050psi））；およ
び（４）未硬化（未加硫）水素化ニトリルゴムの粘度と
せん断速度との関係を示すグラフである； 第11図は、バレルの温度が200℃で種々の速度および
圧力下、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib＝Ip）が0.5m
m、そして超音波の振幅が37μｍで押出機を押出され加
硫された加硫水素化ニトリルゴム：（１）1rpm（38.5kg
/cm2（550psi））；（２）5rpm（84kg/cm2（1,200ps
i））；および（３）未硬化（未加硫）水素化ニトリル
ゴムの粘度とせん断速度との関係を示すグラフである； 第12図は、バレルの温度が175℃で種々の速度および
圧力下、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib＝Ip）が0.5m
m、そして超音波の振幅が96μｍで押出機を押出され加
硫された加硫フルオロ・エラストマー：（１）2rpm（3
8.5kg/cm2（550psi））；（２）4rpm（42kg/cm2（600ps
i））；（３）6rpm（49kg/cm2（700psi）；および
（４）未硬化（未加硫）フルオロ・エラストマーの粘度
とせん断速度との関係を示すグラフである； 第13図は、バレル温度が100℃で種々の速度および圧
力下、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib−Ip）が0.5mm、
そして超音波の振幅が種々の条件で押出機を押出され加
硫化されたSBR/NRをベースにしたトラックまたは乗用車
のタイヤトレッド・ピール：（１）2rpm（24.5kg/cm
2（350psi））、96μm;（２）2rpm（35kg/cm2（500ps
i））,82μm;（３）5rpm（28kg/cm2（400psi））,96μ
m;（４）5rpm（42kg/cm2（600psi））,82μm;および
（５）8rpm（35kg/cm2）（500psi））,96μｍの粘度と
せん断速度との関係を示すグラフである； 第14図は、必要に応じて入口穴と出口穴を交換できる
超音波ダイ付属装置内に含まれる内部超音波ホーンの垂
直横断面正面図または水平横断面上平面図である； 第15図は、当初の未加硫SBR（スチレンブタジエン）
ゴム（１）；第１図の外部超音波ダイ構造（３）；およ
び第14図の内部超音波ダイ構造（２）を使用して、バレ
ル温度が120℃、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib−Ip）
が0.5mm、スクリユー回転速度が30rpm、そして20kHzに
おける超音波振幅が80μｍが80μｍの条件下で加硫し続
いて押出機に通して脱硫したSBRゴムの粘度とせん断速
度との関係を示すグラフである； 第16図は、当初の未加硫SBRゴム（１）；バレル温度
が120℃、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib−Ip）が0.5m
m、スクリユーの回転速度が20rpm、そして20kHzにおけ
る超音波の振幅が80μｍの条件下で第１図の外部超音波
ダイ構造（３）；および第14図の内部超音波ダイ構造を
用いて加硫、続いて押出機に通して脱硫したSBRゴムの
応力−歪曲線のグラフである； 第17図は、バレル温度が200℃、すきま（Ｃ＝Ib−
Ip）が0.625mm、スクリユーの回転速度が2rpm、そして2
0kHzにおける超音波の振幅が105μｍで第14図の内部超
音波ダイ構造を使用して脱架橋したエチレン酢酸ビニル
・フオームシートの貯蔵弾性率（Ｇ′）、損失弾性率
（Ｇ″）、動的粘度絶対値（η＊）およびtan δのグ
ラフである； 第18図は、別の設計の半円形超音波ホーン／ダイ構造
の横断面分解組立斜視図であって、１つの超音波ホーン
が反応装置の縦軸に平行な面におけるダイ壁間に配置さ
れている；および 第19図は、別な設計の非円形超音波ホーン／ダイ構造
の横断面分解組立図であって、２つの超音波ホーンが反
応装置の縦軸に平行な面におけるダイ壁間に配置されて
いる。
構造の分解組立横断面図であって、縦方向のダイ／ホー
ンの組合せ、半径方向のダイ／ホーンの組合せおよび斜
めのダイ／ホーンの組合せを示し、各ダイは第１のダイ
入口穴のみを有する； 第８図は、超音波反応装置の縦軸に沿った超音波反応
装置の別の実施態様の横断面図であって、反応器の回り
の複数の半径方向のダイ／ホーンの組合せ、縦方向のダ
イ／ホーンの組合せを示し、該反応器はダイを具備して
いない； 第９図は、バレルの温度が200℃で種々の速度および
圧力下、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib＝Ip）が0.5m
m、そして超音波の振幅が96μｍで押出機を押出され加
硫された加硫水素化ニトリルゴム：（１）5rpm（42kg/c
m2（600psi））；（２）15rpm（84kg/cm2（1,200ps
i））；（３）25rpm（126kg/cm2（1800psi））；および
（４）未硬化（未加硫）水素化ニトリルゴムの粘度とせ
ん断速度との関係を示すグラフである； 第10図は、バレルの温度が200℃で種々の速度および
圧力下、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib＝Ip）が0.5m
m、そして超音波の振幅が82μｍで押出機を押出され加
硫された加硫水素化ニトリルゴム：（１）5rpm（42kg/c
m2（600psi））；（２）10rpm（49kg/cm2（700ps
i））；（３）15rpm（73.5kg/cm2（1,050psi））；およ
び（４）未硬化（未加硫）水素化ニトリルゴムの粘度と
せん断速度との関係を示すグラフである； 第11図は、バレルの温度が200℃で種々の速度および
圧力下、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib＝Ip）が0.5m
m、そして超音波の振幅が37μｍで押出機を押出され加
硫された加硫水素化ニトリルゴム：（１）1rpm（38.5kg
/cm2（550psi））；（２）5rpm（84kg/cm2（1,200ps
i））；および（３）未硬化（未加硫）水素化ニトリル
ゴムの粘度とせん断速度との関係を示すグラフである； 第12図は、バレルの温度が175℃で種々の速度および
圧力下、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib＝Ip）が0.5m
m、そして超音波の振幅が96μｍで押出機を押出され加
硫された加硫フルオロ・エラストマー：（１）2rpm（3
8.5kg/cm2（550psi））；（２）4rpm（42kg/cm2（600ps
i））；（３）6rpm（49kg/cm2（700psi）；および
（４）未硬化（未加硫）フルオロ・エラストマーの粘度
とせん断速度との関係を示すグラフである； 第13図は、バレル温度が100℃で種々の速度および圧
力下、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib−Ip）が0.5mm、
そして超音波の振幅が種々の条件で押出機を押出され加
硫化されたSBR/NRをベースにしたトラックまたは乗用車
のタイヤトレッド・ピール：（１）2rpm（24.5kg/cm
2（350psi））、96μm;（２）2rpm（35kg/cm2（500ps
i））,82μm;（３）5rpm（28kg/cm2（400psi））,96μ
m;（４）5rpm（42kg/cm2（600psi））,82μm;および
（５）8rpm（35kg/cm2）（500psi））,96μｍの粘度と
せん断速度との関係を示すグラフである； 第14図は、必要に応じて入口穴と出口穴を交換できる
超音波ダイ付属装置内に含まれる内部超音波ホーンの垂
直横断面正面図または水平横断面上平面図である； 第15図は、当初の未加硫SBR（スチレンブタジエン）
ゴム（１）；第１図の外部超音波ダイ構造（３）；およ
び第14図の内部超音波ダイ構造（２）を使用して、バレ
ル温度が120℃、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib−Ip）
が0.5mm、スクリユー回転速度が30rpm、そして20kHzに
おける超音波振幅が80μｍが80μｍの条件下で加硫し続
いて押出機に通して脱硫したSBRゴムの粘度とせん断速
度との関係を示すグラフである； 第16図は、当初の未加硫SBRゴム（１）；バレル温度
が120℃、71℃で測定したすきま（Ｃ＝Ib−Ip）が0.5m
m、スクリユーの回転速度が20rpm、そして20kHzにおけ
る超音波の振幅が80μｍの条件下で第１図の外部超音波
ダイ構造（３）；および第14図の内部超音波ダイ構造を
用いて加硫、続いて押出機に通して脱硫したSBRゴムの
応力−歪曲線のグラフである； 第17図は、バレル温度が200℃、すきま（Ｃ＝Ib−
Ip）が0.625mm、スクリユーの回転速度が2rpm、そして2
0kHzにおける超音波の振幅が105μｍで第14図の内部超
音波ダイ構造を使用して脱架橋したエチレン酢酸ビニル
・フオームシートの貯蔵弾性率（Ｇ′）、損失弾性率
（Ｇ″）、動的粘度絶対値（η＊）およびtan δのグ
ラフである； 第18図は、別の設計の半円形超音波ホーン／ダイ構造
の横断面分解組立斜視図であって、１つの超音波ホーン
が反応装置の縦軸に平行な面におけるダイ壁間に配置さ
れている；および 第19図は、別な設計の非円形超音波ホーン／ダイ構造
の横断面分解組立図であって、２つの超音波ホーンが反
応装置の縦軸に平行な面におけるダイ壁間に配置されて
いる。
符号の説明
10 超音波発生装置
12 変換器（トランスデユーサ）
13 ブースタ
14 動力変換器
15 ホーン
16 ダイ
17 取付穴
18 取付用ガスケット
19 アダプタ脚
20 反応装置
21 圧力計
22 バレル
24 ホッパ
25 ドライブ
26 反応装置スクリユー
27 スパイラル・リッジ
28 モータ（図示せず）
36 反応装置出口穴
37 ダイ出口穴
38 ダイ入口穴
39 ダイ終点
42 加熱用ジヤケット
44 縦方向ダイ／ホーンの組合せ
46 半径方向ダイ／ホーンの組合せ
48 傾斜ダイ／ホーンの組合せ
50 内部ダイ／ホーンの組合せ
52 ガスケット
54 ダイ空げきスペース
56 ダイ加熱および／または冷却用コイル
58 ダイ壁
60 脱硫ゾーン入口
62 脱硫ゾーン出口
Ｃ ダイ入口穴の出口点とホーン先端間のすきま
de ダイ出口穴径
dh ホーン横断面径
di ダイ入口穴径
dr 反応装置出口穴径
ｈ 超音波ホーン間の高さ
Ib ダイ出口穴深さ
Ip ダイ終点から測定した超音波ホーン部の挿入深さ
発明を実施するための最良の形態
図面を参照して本発明の望ましい実施態様を説明する
が、これらは限定を意図するものではない、図面はゴム
の連続脱硫に超音波の効果的応用を示す。
が、これらは限定を意図するものではない、図面はゴム
の連続脱硫に超音波の効果的応用を示す。
３次元の化学的網目構造を有する加硫エラストマー
は、熱および／または圧力の作用下では流動できないこ
とがよく知られている。今日までのところ加硫ゴムをさ
らに加工するために押出機を利用することを記載した文
献がないのは、この理由のためである。この物理的性質
が、使用済タイヤおよび他の加硫エラストマー製品を再
生利用するという大きな問題に押出機の技術を応用する
ことを妨げてきた。
は、熱および／または圧力の作用下では流動できないこ
とがよく知られている。今日までのところ加硫ゴムをさ
らに加工するために押出機を利用することを記載した文
献がないのは、この理由のためである。この物理的性質
が、使用済タイヤおよび他の加硫エラストマー製品を再
生利用するという大きな問題に押出機の技術を応用する
ことを妨げてきた。
しかしながら、圧力および任意に熱の存在下であるレ
ベルの振幅の超音波を加えることによって、加硫エラス
トマーの３次元網目構造を破壊できることがわかった。
最も望ましい結果として、超音波処理した硬化ゴムは軟
質になり、それによってこの材料の再使用を可能にさせ
ると共に、未硬化エラストマーの場合に用いたものと同
様に成形することができる。
ベルの振幅の超音波を加えることによって、加硫エラス
トマーの３次元網目構造を破壊できることがわかった。
最も望ましい結果として、超音波処理した硬化ゴムは軟
質になり、それによってこの材料の再使用を可能にさせ
ると共に、未硬化エラストマーの場合に用いたものと同
様に成形することができる。
第１図は、本発明の超音波ダイアセンブリ10に連接さ
れ、加硫ゴムを移送し同時に加硫ゴムに圧力を加えるこ
とができる反応装置20（例えば、押出機）、などの半略
図である。図示のように、ダイアセンブリ10は動力変換
器14とブースタ13を含みホーン部15に連接された変換器
部12から成り、取付用ブラケット18によって支持されア
ダプタ部19を介して反応装置20へ取付けられる。反応装
置20はホッパを通して供給を受けるバレル22を含み、該
バレル部内のスクリユー26はモータ28（図示せず）で付
勢される駆動装置25によって駆動される。ホーン部15は
ダイ部16を含み、該ダイ部を通して押し出される脱硫エ
ラストマーは圧力計21の示す圧力下に置かれる。
れ、加硫ゴムを移送し同時に加硫ゴムに圧力を加えるこ
とができる反応装置20（例えば、押出機）、などの半略
図である。図示のように、ダイアセンブリ10は動力変換
器14とブースタ13を含みホーン部15に連接された変換器
部12から成り、取付用ブラケット18によって支持されア
ダプタ部19を介して反応装置20へ取付けられる。反応装
置20はホッパを通して供給を受けるバレル22を含み、該
バレル部内のスクリユー26はモータ28（図示せず）で付
勢される駆動装置25によって駆動される。ホーン部15は
ダイ部16を含み、該ダイ部を通して押し出される脱硫エ
ラストマーは圧力計21の示す圧力下に置かれる。
さらに第１図には、取付用ブラケット18によって反応
装置20へ可動的に取り付けられる本発明の超音波発生器
10の超音波ダイを示す。第２図に明示するように、超音
波ダイのホーン部15は出口穴深さIbのダイ16に深さIpま
で侵入して示されている。IpとIb間の距離は脱硫法の効
果的操作に重要であって、出口穴深さIbからホーン侵入
深さIpを差引いた差はゴム粒子が押し出されるすきまＣ
を画定する。このすきまＣ（Ib−Ip）がゴムの粒径より
大きいと、加硫ゴムの粒子のあるものは脱硫されること
なく逃げる。一方、そのすきまが小さ過ぎると、反応装
置出口孔に生じる圧力が増して超音波発生器の始動がで
きなくなる。最適のすきまがあり、それはゴム粒子の大
きさおよび／またはゴム細断片の厚さに依存し、それら
の範囲内で脱硫の最適条件が達成できる。特に、脱硫の
最適条件は、すきまが0.2〜0.8mmのときに達成できる、
しかしさらに小さいおよび大きいすきまも意図してい
る。
装置20へ可動的に取り付けられる本発明の超音波発生器
10の超音波ダイを示す。第２図に明示するように、超音
波ダイのホーン部15は出口穴深さIbのダイ16に深さIpま
で侵入して示されている。IpとIb間の距離は脱硫法の効
果的操作に重要であって、出口穴深さIbからホーン侵入
深さIpを差引いた差はゴム粒子が押し出されるすきまＣ
を画定する。このすきまＣ（Ib−Ip）がゴムの粒径より
大きいと、加硫ゴムの粒子のあるものは脱硫されること
なく逃げる。一方、そのすきまが小さ過ぎると、反応装
置出口孔に生じる圧力が増して超音波発生器の始動がで
きなくなる。最適のすきまがあり、それはゴム粒子の大
きさおよび／またはゴム細断片の厚さに依存し、それら
の範囲内で脱硫の最適条件が達成できる。特に、脱硫の
最適条件は、すきまが0.2〜0.8mmのときに達成できる、
しかしさらに小さいおよび大きいすきまも意図してい
る。
さらに、ダイ入口穴径diに対するホーン横断面径dhが
重要である。ホーン横断面径dhがダイ入口穴径diより小
さいと、加硫エラストマーの粒子は脱硫なしにダイ出口
穴径deを通過してしまう。好適モードの関係は反応装置
出口穴径drがダイ入口穴径diに近似することである。さ
らに、超音波ホーン径dhがダイ入口穴径diより大きく、
かつダイ出口穴径deより小さい。
重要である。ホーン横断面径dhがダイ入口穴径diより小
さいと、加硫エラストマーの粒子は脱硫なしにダイ出口
穴径deを通過してしまう。好適モードの関係は反応装置
出口穴径drがダイ入口穴径diに近似することである。さ
らに、超音波ホーン径dhがダイ入口穴径diより大きく、
かつダイ出口穴径deより小さい。
圧力および任意に熱の存在下で超音波によって加硫ゴ
ムに与えられるエネルギーは迅速脱硫に関与すると考え
られる。従って、超音波の振動数並びに振動が重要なプ
ロセス・パラメータである。
ムに与えられるエネルギーは迅速脱硫に関与すると考え
られる。従って、超音波の振動数並びに振動が重要なプ
ロセス・パラメータである。
以上、明白に異なる２つの穴径deとdiを有するダイを
記載してきたが、本発明はそれらに限定されない。重要
なパラメータはホーン横断面径dhとダイ入口穴径diであ
るから、第２の入口穴径deを有する必要がない。第３図
は本発明のこの実施態様を示す。
記載してきたが、本発明はそれらに限定されない。重要
なパラメータはホーン横断面径dhとダイ入口穴径diであ
るから、第２の入口穴径deを有する必要がない。第３図
は本発明のこの実施態様を示す。
超音波反応装置を主に単一ホーンを挿入する単一ダイ
を含有するものとして説明してきたが、本発明はそれに
限定される理由はない。第４図〜第７図に示したよう
に、ダイ／ホーンの組合せ体の位置決めおよび数に関す
るダイ構造の多組合せを意図している。重要なパラメー
タは、ホーン／ダイの組合せ体の全てが脱硫ゾーンの縦
面に対して同軸であることである。反応装置出口穴の回
りに配置される別のダイ／ホーン組せ体に関して、有効
スペースの問題の細部以外これらの組合せ体の上限数に
制限はない。第４図に示すように、反応装置は縦方向の
ダイ／ホーン組合せ体44と半径方向のダイ／ホーン組合
せ体46を備えることができる。第５図は縦方向のダイ／
ホーン組合せ体44と斜めのダイ／ホーン組合せ体48との
組合せを示す。第６図は、縦方向のダイ／ホーン組合せ
体が半径方向のダイ／ホーン組合せ体46および斜めのダ
イ／ホーン組合せ体48と連携して配置されるダイ構造を
示す。第７図はダイ入口穴径diのみを有するダイの場合
を示す。
を含有するものとして説明してきたが、本発明はそれに
限定される理由はない。第４図〜第７図に示したよう
に、ダイ／ホーンの組合せ体の位置決めおよび数に関す
るダイ構造の多組合せを意図している。重要なパラメー
タは、ホーン／ダイの組合せ体の全てが脱硫ゾーンの縦
面に対して同軸であることである。反応装置出口穴の回
りに配置される別のダイ／ホーン組せ体に関して、有効
スペースの問題の細部以外これらの組合せ体の上限数に
制限はない。第４図に示すように、反応装置は縦方向の
ダイ／ホーン組合せ体44と半径方向のダイ／ホーン組合
せ体46を備えることができる。第５図は縦方向のダイ／
ホーン組合せ体44と斜めのダイ／ホーン組合せ体48との
組合せを示す。第６図は、縦方向のダイ／ホーン組合せ
体が半径方向のダイ／ホーン組合せ体46および斜めのダ
イ／ホーン組合せ体48と連携して配置されるダイ構造を
示す。第７図はダイ入口穴径diのみを有するダイの場合
を示す。
第２図と第３図に示したダイ間の関係と同様に、第４
図〜第７図に示したような多重ダイを利用するにも、ダ
イは異なる２つの穴径を有する必要はない。単一ダイ構
造の場合のように、重要なパラメーターはホーン径dhと
ダイ入口穴径diの関係であるから、第２の出口穴径deを
有する必要がない。第７図はこの実施態様を示す。
図〜第７図に示したような多重ダイを利用するにも、ダ
イは異なる２つの穴径を有する必要はない。単一ダイ構
造の場合のように、重要なパラメーターはホーン径dhと
ダイ入口穴径diの関係であるから、第２の出口穴径deを
有する必要がない。第７図はこの実施態様を示す。
本発明の別の実施態様において、反応装置出口穴径dr
をダイ入口穴径diに厳密に合せるように設計した場合に
は、出口穴にダイを取り付ける必要がない。この装置を
第８図に示す。この装置では、複数の半径方向ダイ／ホ
ーンの組合せ体46が反応装置20の縦軸の外周部に配置さ
れている。前記の装置の場合のように、反応装置出口穴
の外周部と超音波ホーンの先端部間のすきまは、実験に
よって最大の距離にされる。典型的にこのすきまは0.2
〜0.8mmであるが、適当な条件下でさらに大きいまたは
小さいすきまももくろんでいる。前記の実施態様と異な
り、ダイ／ホーン組合せ体を反応装置出口穴に配置する
絶体的必要性はなく、この実施態様における縦方向のダ
イ／ホーン組合せ体は任意である。
をダイ入口穴径diに厳密に合せるように設計した場合に
は、出口穴にダイを取り付ける必要がない。この装置を
第８図に示す。この装置では、複数の半径方向ダイ／ホ
ーンの組合せ体46が反応装置20の縦軸の外周部に配置さ
れている。前記の装置の場合のように、反応装置出口穴
の外周部と超音波ホーンの先端部間のすきまは、実験に
よって最大の距離にされる。典型的にこのすきまは0.2
〜0.8mmであるが、適当な条件下でさらに大きいまたは
小さいすきまももくろんでいる。前記の実施態様と異な
り、ダイ／ホーン組合せ体を反応装置出口穴に配置する
絶体的必要性はなく、この実施態様における縦方向のダ
イ／ホーン組合せ体は任意である。
超音波の振動数および振幅の選択にはかなりの自由度
があり、前に示唆したように、特定の重合体に対する最
適条件は対象のゴムについて行なう実験によって決ま
る。しかしながら、かかる考慮すべき点の範囲内で、音
波の振動数は超音波領域内、すなわち、少なくとも15キ
ルヘルツにすべきであること、そして約15〜50kHzの範
囲が望ましいことがわかった。音波の振幅は約10μ〜20
0μの範囲内で変えることができる、そして特定の用途
に最適の正確な振幅および振動数は実験によって容易に
決まる。
があり、前に示唆したように、特定の重合体に対する最
適条件は対象のゴムについて行なう実験によって決ま
る。しかしながら、かかる考慮すべき点の範囲内で、音
波の振動数は超音波領域内、すなわち、少なくとも15キ
ルヘルツにすべきであること、そして約15〜50kHzの範
囲が望ましいことがわかった。音波の振幅は約10μ〜20
0μの範囲内で変えることができる、そして特定の用途
に最適の正確な振幅および振動数は実験によって容易に
決まる。
ホーン15に対する取付用ブラケット18の取付点の正確
な場所およびアダプタ脚19の長さが重要である。ホーン
15の先端がダイ出口穴径deに挿入される深さはゴム配合
物の脱硫特性、特にその超音波エネルギーの消散能力に
よって決まることがわかった。望ましい実施態様におけ
る超音波ホーン15の先端とダイ入口穴径diの末端点間の
距離は0.2〜0.8mmであるが、さらに大きいまたは小さい
すきまも可能である。
な場所およびアダプタ脚19の長さが重要である。ホーン
15の先端がダイ出口穴径deに挿入される深さはゴム配合
物の脱硫特性、特にその超音波エネルギーの消散能力に
よって決まることがわかった。望ましい実施態様におけ
る超音波ホーン15の先端とダイ入口穴径diの末端点間の
距離は0.2〜0.8mmであるが、さらに大きいまたは小さい
すきまも可能である。
反応装置は加熱用ジヤケット42に囲まれているが、そ
れは技術的に周知の電熱体や熱伝達媒質に左右される。
このジヤケット42の目的は、反応装置出口穴drに押し付
けられる加硫エラストマー粒子によって生じる反応装置
内の圧力を下げることである。非加熱モードにおける押
出機出口穴drの圧力は異常に高くなって、超音波発生器
の過負荷をもたらす。
れは技術的に周知の電熱体や熱伝達媒質に左右される。
このジヤケット42の目的は、反応装置出口穴drに押し付
けられる加硫エラストマー粒子によって生じる反応装置
内の圧力を下げることである。非加熱モードにおける押
出機出口穴drの圧力は異常に高くなって、超音波発生器
の過負荷をもたらす。
第14図に示した本発明の最も望ましい実施態様におけ
る超音波ホーン／ダイ組合せ体50は、第１図に示した構
造と異なり、超音波ホーン10がダイ16の内部に配置され
る。加硫材料は、出口穴径drの反応装置穴出口36を通っ
てダイ16に入り、そして径diのダイ入口穴38に入る。反
応装置20の縦軸を横断して動力変換器14およびブースタ
13を備えた変換器12およびホーン15を含む超音波発生器
10が配置される。加硫材料は圧力下で反応装置20内のス
クリユー26によって生じる前方圧力のために内部ダイ空
げきスペース54を通ってダイ出口穴37へ移動する。加硫
材料の移動は、材料の流れを封止するガスケット52の存
在によって超音波発生器10の変換器末端方向への移動が
防止される。そのガスケット材料は加圧密封をする組成
物にすることができ、しばしばテフロン製にする。ダイ
の圧力は圧力計21によって測定する。ダイは、任意に脱
硫される材料または脱架橋される材料に依存して任意に
加熱および／または冷却される。超音波ホーンの配置は
反応装置の縦軸に横断して示してあるが、反応装置の縦
軸に対して超音波ホーンを傾斜角度で配置することもで
きる。
る超音波ホーン／ダイ組合せ体50は、第１図に示した構
造と異なり、超音波ホーン10がダイ16の内部に配置され
る。加硫材料は、出口穴径drの反応装置穴出口36を通っ
てダイ16に入り、そして径diのダイ入口穴38に入る。反
応装置20の縦軸を横断して動力変換器14およびブースタ
13を備えた変換器12およびホーン15を含む超音波発生器
10が配置される。加硫材料は圧力下で反応装置20内のス
クリユー26によって生じる前方圧力のために内部ダイ空
げきスペース54を通ってダイ出口穴37へ移動する。加硫
材料の移動は、材料の流れを封止するガスケット52の存
在によって超音波発生器10の変換器末端方向への移動が
防止される。そのガスケット材料は加圧密封をする組成
物にすることができ、しばしばテフロン製にする。ダイ
の圧力は圧力計21によって測定する。ダイは、任意に脱
硫される材料または脱架橋される材料に依存して任意に
加熱および／または冷却される。超音波ホーンの配置は
反応装置の縦軸に横断して示してあるが、反応装置の縦
軸に対して超音波ホーンを傾斜角度で配置することもで
きる。
加硫材料がホーン15の先端部へ接近するに伴い、加硫
材料はホーンの直径がダイ出口穴deの直径より大きいの
で、ホーンによって発生された超音波の通路に流入す
る。ダイ内のホーンの内部配列が脱加硫を大気中の酸素
にさらされない環境で進行させ、それによって、例えば
第１図に示した配置で生じる恐れのある製品の分解量を
最少にさせる。
材料はホーンの直径がダイ出口穴deの直径より大きいの
で、ホーンによって発生された超音波の通路に流入す
る。ダイ内のホーンの内部配列が脱加硫を大気中の酸素
にさらされない環境で進行させ、それによって、例えば
第１図に示した配置で生じる恐れのある製品の分解量を
最少にさせる。
第１図に関して既に議論したように、ホーン15の先端
とダイ出口穴37の始点間のすきまは0.2〜0.8mmが望まし
いが、さらに大きいまたは小さいすきまももくろんでい
る。必要なすきまは、反応装置のスクリユーの速度およ
びそれに伴って発生する圧力の関数である。さらに、ホ
ーンの横断面直径dhはダイ出口穴径dcより大きいのが望
ましい。この構造において、加硫エラストマー粒子は、
脱硫を保証するために十分な圧力が圧力下で超音波の通
路内においてダイ出口穴を通過する必要がある。
とダイ出口穴37の始点間のすきまは0.2〜0.8mmが望まし
いが、さらに大きいまたは小さいすきまももくろんでい
る。必要なすきまは、反応装置のスクリユーの速度およ
びそれに伴って発生する圧力の関数である。さらに、ホ
ーンの横断面直径dhはダイ出口穴径dcより大きいのが望
ましい。この構造において、加硫エラストマー粒子は、
脱硫を保証するために十分な圧力が圧力下で超音波の通
路内においてダイ出口穴を通過する必要がある。
第14図に関して望ましい実施態様を説明してきたが、
同様に超音波ホーンがダイの内側にある場合にはダイ入
口穴とダイ出口穴の名称を交換することができ、かつ加
硫材料を反応器20′（反応器20に類似）から供給し、ダ
イ出口穴37を通って第14図のダイ入口穴38を通って出る
ときに、脱硫反応を行うこともできる。
同様に超音波ホーンがダイの内側にある場合にはダイ入
口穴とダイ出口穴の名称を交換することができ、かつ加
硫材料を反応器20′（反応器20に類似）から供給し、ダ
イ出口穴37を通って第14図のダイ入口穴38を通って出る
ときに、脱硫反応を行うこともできる。
第18図に、超音波ホーン／ダイの別の実施態様を示
し、反応装置20の縦軸に平行な面に沿って非円形の超音
波ホーン10を示す。超音波ホーンはその対向するダイ壁
から高さｈまで離れている。脱硫および／または脱硫架
橋反応を行うために、前述の議論から、すきまＣの定義
に賦課されるものと類似の制限が高さｈに対向して適用
される。一般に、その高さの値は、本質的にＣについて
既に定義したものであって、それによって材料を脱硫ゾ
ーン入口を介して装入と脱加硫ゾーン出口を介した流出
によって平行の間隔をもった超音波ホーンを通して処理
させるものである。
し、反応装置20の縦軸に平行な面に沿って非円形の超音
波ホーン10を示す。超音波ホーンはその対向するダイ壁
から高さｈまで離れている。脱硫および／または脱硫架
橋反応を行うために、前述の議論から、すきまＣの定義
に賦課されるものと類似の制限が高さｈに対向して適用
される。一般に、その高さの値は、本質的にＣについて
既に定義したものであって、それによって材料を脱硫ゾ
ーン入口を介して装入と脱加硫ゾーン出口を介した流出
によって平行の間隔をもった超音波ホーンを通して処理
させるものである。
第19図に、超音波ホーン／ダイの別の実施態様を示
し、反応装置20の縦軸に平行な面に沿って２つの非円形
超音波ホーン10が配置されている。それらの超音波ホー
ンはそれらの対向面から高さｈまで離れている。脱硫お
よび／または脱硫架橋反応を行うために、前述の議論か
ら、すきまＣの定義に賦課されたものと類似の制限がそ
の高さｈに対応して適用できる。一般に、その高さの値
は本質的にすきまの値の２倍であり、それによって材料
を脱硫ゾーン入口を介した装入および脱加硫ゾーン出口
を介した排出によって平行の間隔をもった超音波ホーン
を通して処理させる。
し、反応装置20の縦軸に平行な面に沿って２つの非円形
超音波ホーン10が配置されている。それらの超音波ホー
ンはそれらの対向面から高さｈまで離れている。脱硫お
よび／または脱硫架橋反応を行うために、前述の議論か
ら、すきまＣの定義に賦課されたものと類似の制限がそ
の高さｈに対応して適用できる。一般に、その高さの値
は本質的にすきまの値の２倍であり、それによって材料
を脱硫ゾーン入口を介した装入および脱加硫ゾーン出口
を介した排出によって平行の間隔をもった超音波ホーン
を通して処理させる。
実施例
カーボンブラック50部、粘土25部、および種々の他の
添加物（例えば、促進剤、酸化防止剤および硬化剤）を
含有する水素化ニトリルゴム（HNBR）およびシリカ30部
および種々の他の添加物を含有するフルオロカーボンポ
リマーの試料を圧縮成形法によって加硫した。それらの
組成物を圧縮成形し加硫してスラブにした。特に次の条
件を用いた。
添加物（例えば、促進剤、酸化防止剤および硬化剤）を
含有する水素化ニトリルゴム（HNBR）およびシリカ30部
および種々の他の添加物を含有するフルオロカーボンポ
リマーの試料を圧縮成形法によって加硫した。それらの
組成物を圧縮成形し加硫してスラブにした。特に次の条
件を用いた。
HNBR:17.5kg/cm2,177℃で５分間
FCP :17.5kg/cm2,177℃で５分間，続いて炉内で232℃
で10分間 その加硫スラブは、続いて公称寸法が約15mm×5mm×3mm
の小片またはストランドに切断し、それらの小片を次の
実施例で詳述する種々の回転速度で操作する熱可塑性プ
ラスチック用１インチ単スクリユー押出機のホッパに入
れて、圧力下、20kHzおよび種々の振幅で作動する直径1
2.7mmの超音波ホーンで0.5mmのダイすきまを通して押出
した。次の実施例は主に加硫ゴム小片を使用したが、さ
らに長いまたは短いストランドおよび／または粒子の使
用も包含される。
で10分間 その加硫スラブは、続いて公称寸法が約15mm×5mm×3mm
の小片またはストランドに切断し、それらの小片を次の
実施例で詳述する種々の回転速度で操作する熱可塑性プ
ラスチック用１インチ単スクリユー押出機のホッパに入
れて、圧力下、20kHzおよび種々の振幅で作動する直径1
2.7mmの超音波ホーンで0.5mmのダイすきまを通して押出
した。次の実施例は主に加硫ゴム小片を使用したが、さ
らに長いまたは短いストランドおよび／または粒子の使
用も包含される。
HNBRおよびFCPに対してそれぞれ200℃および175℃で
運転の加熱押出機に加硫エラストマーを通した後、その
脱硫されたエラストマーを収集して分析した。分析を行
うために、収集材料から約17.5kg/cm2（250psig）の圧
力下室温で10分間圧縮成形することによって試料を調製
した。脱硫化合物の粘度特性を測定した。
運転の加熱押出機に加硫エラストマーを通した後、その
脱硫されたエラストマーを収集して分析した。分析を行
うために、収集材料から約17.5kg/cm2（250psig）の圧
力下室温で10分間圧縮成形することによって試料を調製
した。脱硫化合物の粘度特性を測定した。
実施例 １
水素化ニトリルゴムコンパウンドについて一連の脱硫
実験を行なった。この材料の小片をバレル温度が200℃
そしてダイのすきまが0.5mm、20kHzでの超音波振幅が96
μｍで運転の押出機に供給した。その押出機は（１）5r
pm;（２）15rpm;および（３）25rpmの速度で運転した。
その押出機によって発生された圧力はそれぞれ42kg/c
m2、84kg/cm2および126kg/cm2であった。比較のため
に、未硬化の水素化ニトリルゴムコンパウンドを試験し
た。それらの結果を第９図に粘度（η）の対数とせん断
速度（γ）の対数との一連の関係グラフとして示す。
実験を行なった。この材料の小片をバレル温度が200℃
そしてダイのすきまが0.5mm、20kHzでの超音波振幅が96
μｍで運転の押出機に供給した。その押出機は（１）5r
pm;（２）15rpm;および（３）25rpmの速度で運転した。
その押出機によって発生された圧力はそれぞれ42kg/c
m2、84kg/cm2および126kg/cm2であった。比較のため
に、未硬化の水素化ニトリルゴムコンパウンドを試験し
た。それらの結果を第９図に粘度（η）の対数とせん断
速度（γ）の対数との一連の関係グラフとして示す。
第９図に示すように、比較のコンパウンド（４）は元
の未硬化材料のベースの比較の場合を示す。コンパウン
ド（１）、（２）および（３）の曲線を見て、振幅が96
μｍの超音波の印加は材料を全体として脱硫させている
ことは明らかである。さらに、図からスクリューの回転
速度が低い程、炭素−炭素結合の破壊度が大きくなるこ
とがわかる。超音波の印加は材料を脱硫するのみなら
ず、エラストマーの分子量を下げる、それは重合体連鎖
内のＣ−Ｃ結合の破壊を示す。
の未硬化材料のベースの比較の場合を示す。コンパウン
ド（１）、（２）および（３）の曲線を見て、振幅が96
μｍの超音波の印加は材料を全体として脱硫させている
ことは明らかである。さらに、図からスクリューの回転
速度が低い程、炭素−炭素結合の破壊度が大きくなるこ
とがわかる。超音波の印加は材料を脱硫するのみなら
ず、エラストマーの分子量を下げる、それは重合体連鎖
内のＣ−Ｃ結合の破壊を示す。
スクリユーの回転速度が低下する程（これは超音波フ
イルドにおけるエラストマーの長い滞留時間に変換され
る）、解重合度が増す。
イルドにおけるエラストマーの長い滞留時間に変換され
る）、解重合度が増す。
実施例 ２
超音波の振幅の影響を試験するために、（１）5rpm
（42kg/cm2）；（２）10rm（49kg/cm2）；および（３）
15rpm（73kg/cm2）のスクリユー速度に対して低振幅の8
2μｍで一連の実験を行った。それらの試料は実施例１
と類似の方法で調製した。第10図に示したように、低振
幅で超音波処理の影響を示す類似組のデータが得られ
る。
（42kg/cm2）；（２）10rm（49kg/cm2）；および（３）
15rpm（73kg/cm2）のスクリユー速度に対して低振幅の8
2μｍで一連の実験を行った。それらの試料は実施例１
と類似の方法で調製した。第10図に示したように、低振
幅で超音波処理の影響を示す類似組のデータが得られ
る。
実施例 ３
実施例１の場合と類似の方法で（１）1rpm（38.5kg/c
m2）；および5rpm（84kg/cm2）のスクリユー速度に対し
て第11図にプロットした一連の実験において超音波の振
幅をさらに37μｍに下げた。グラフに示したように、デ
ータは、より長い滞留時間と組み合せたことにより、低
振幅は相互に作用して脱硫を容易にさせるのみならず、
回転速度1rpmで示したようにエラストマーを著しく解重
合させる。
m2）；および5rpm（84kg/cm2）のスクリユー速度に対し
て第11図にプロットした一連の実験において超音波の振
幅をさらに37μｍに下げた。グラフに示したように、デ
ータは、より長い滞留時間と組み合せたことにより、低
振幅は相互に作用して脱硫を容易にさせるのみならず、
回転速度1rpmで示したようにエラストマーを著しく解重
合させる。
実施例 ４
フルオロカーボン・エラストマーコンパウンドについ
て一連の脱硫実験を行った。この材料の小片をバレル温
度が175℃でダイのすきまが0.5mm、そして20kHzにおけ
る超音波の振幅が96μｍで運転の押出機に供給した。押
出機のスクリユーは、（１）2rpm;（２）4rpm;および
（３）6rpmの速度で運転された。押出機によって発生さ
れた圧力は、それぞれ38.5kg/cm2,42kg/cm2および49kg/
cm2であった。それらの結果を粘度（η）の対数とせん
断速度（γ）の対数のグラフの一連のプロットとして示
す。
て一連の脱硫実験を行った。この材料の小片をバレル温
度が175℃でダイのすきまが0.5mm、そして20kHzにおけ
る超音波の振幅が96μｍで運転の押出機に供給した。押
出機のスクリユーは、（１）2rpm;（２）4rpm;および
（３）6rpmの速度で運転された。押出機によって発生さ
れた圧力は、それぞれ38.5kg/cm2,42kg/cm2および49kg/
cm2であった。それらの結果を粘度（η）の対数とせん
断速度（γ）の対数のグラフの一連のプロットとして示
す。
図12に示すように、比較のコンパウンド（４）は材料
が未硬化のときのベースの比較の場合を示す。コンパウ
ンド（１）、（２）および（３）の曲線を見て、振幅が
96μｍの超音波の印加は材料を全体として脱硫させてい
る。さらに、図からスクリユーの回転速度が低い程、炭
素−炭素結合の破壊度が大きくなることがわかる。これ
はベースの比較の場合（４）に関してスクリユー速度が
2rpmの曲線の低下位置に示されている。超音波の印加は
材料を脱硫するのみならず、エラストマーの分子量を下
げる、それは重合体連鎖内のＣ−Ｃ結合の破壊を示す。
が未硬化のときのベースの比較の場合を示す。コンパウ
ンド（１）、（２）および（３）の曲線を見て、振幅が
96μｍの超音波の印加は材料を全体として脱硫させてい
る。さらに、図からスクリユーの回転速度が低い程、炭
素−炭素結合の破壊度が大きくなることがわかる。これ
はベースの比較の場合（４）に関してスクリユー速度が
2rpmの曲線の低下位置に示されている。超音波の印加は
材料を脱硫するのみならず、エラストマーの分子量を下
げる、それは重合体連鎖内のＣ−Ｃ結合の破壊を示す。
スクリユーの回転速度が低下する程（これは超音波フ
イルドにおけるエラストマーの長い滞留時間に変換され
る）、解重合度が増す。
イルドにおけるエラストマーの長い滞留時間に変換され
る）、解重合度が増す。
実施例 ５
乗用車のタイヤトレッド・コンパウンドに及ぼす本法
の効果を試験するために、スチレン−ブタジエンゴム／
天然ゴム・コンパウンドを主成分とした加硫ゴムの試料
をロンデイ社（Rondy Inc.,米国オハイオ州アクロン）
から入手した。その材料の粒径は公称2.54〜1.27mm（0.
1−0.05″）であった。この加硫材料小片をバレル温度1
00℃、ダイのすきま0.5mmそして超音波の振幅が20kHzで
96μｍと82μｍで運転の押出機に供給した。その押出機
のスクリユーは種々の圧力下で2rpm、5rpmおよび8rpmの
種々の速度で作動させた。これらの材料がともかく流動
曲線を示すことが立証されているように（第13図）、元
の加硫SBR/NR−ベース材料が少しも流動しないから脱硫
が生じることは明白である。前の図に基づいて、若干量
のＣ−Ｃ結合の破壊も生じていることが予想される。
の効果を試験するために、スチレン−ブタジエンゴム／
天然ゴム・コンパウンドを主成分とした加硫ゴムの試料
をロンデイ社（Rondy Inc.,米国オハイオ州アクロン）
から入手した。その材料の粒径は公称2.54〜1.27mm（0.
1−0.05″）であった。この加硫材料小片をバレル温度1
00℃、ダイのすきま0.5mmそして超音波の振幅が20kHzで
96μｍと82μｍで運転の押出機に供給した。その押出機
のスクリユーは種々の圧力下で2rpm、5rpmおよび8rpmの
種々の速度で作動させた。これらの材料がともかく流動
曲線を示すことが立証されているように（第13図）、元
の加硫SBR/NR−ベース材料が少しも流動しないから脱硫
が生じることは明白である。前の図に基づいて、若干量
のＣ−Ｃ結合の破壊も生じていることが予想される。
実施例 ６
硬化剤を含有するスチレン−ブタジエンゴム（SBR）
の試料を170℃で12分間約17.5kg/cm2の圧力下で圧縮成
形プレスにおいて加硫して、内部寸法が20×20×0.3cm3
の型内で急冷した。調製されたプレートを小片に切断
し、それを外部（第１図）および内部（第14図）超音波
ホーン／ダイ構造をもった単一スクリユー押出機に供給
した。スクリユーの回転速度が30rpmで反応器のバレル
温度が120℃であった。ダイのすきまは0.5mmそして超音
波の振幅は20kHzで80μｍであった。超音波ホーンの直
径は12.7mmを使用し、脱流ゾーンに入る入口の直径は19
mmであった。押出物の外径は6.35mmであった。すきまを
通過中に加硫化SBRは脱硫化され、収集そして分析され
た。
の試料を170℃で12分間約17.5kg/cm2の圧力下で圧縮成
形プレスにおいて加硫して、内部寸法が20×20×0.3cm3
の型内で急冷した。調製されたプレートを小片に切断
し、それを外部（第１図）および内部（第14図）超音波
ホーン／ダイ構造をもった単一スクリユー押出機に供給
した。スクリユーの回転速度が30rpmで反応器のバレル
温度が120℃であった。ダイのすきまは0.5mmそして超音
波の振幅は20kHzで80μｍであった。超音波ホーンの直
径は12.7mmを使用し、脱流ゾーンに入る入口の直径は19
mmであった。押出物の外径は6.35mmであった。すきまを
通過中に加硫化SBRは脱硫化され、収集そして分析され
た。
外ダイヤと内ダイをダイを使用することによって得ら
れた脱硫化SBRゴムの粘度並びに元の未加硫化SBRゴムの
粘度は、改良型の多速度ムーニイ・レオメータ（Mooney
rheometer,Monsanto社製）で測定した。得られた結果
を第15図に粘度の対数とせん断速度の対数との間の一連
のプロットとして示す。図示のように、内部ダイ配列で
得られた脱硫化SBRゴムの粘度は外部ダイ配列で得られ
た粘度より高い。これは脱硫反応と同時に生じる分解が
少ないことを示す。
れた脱硫化SBRゴムの粘度並びに元の未加硫化SBRゴムの
粘度は、改良型の多速度ムーニイ・レオメータ（Mooney
rheometer,Monsanto社製）で測定した。得られた結果
を第15図に粘度の対数とせん断速度の対数との間の一連
のプロットとして示す。図示のように、内部ダイ配列で
得られた脱硫化SBRゴムの粘度は外部ダイ配列で得られ
た粘度より高い。これは脱硫反応と同時に生じる分解が
少ないことを示す。
脱硫化SBRゴムは次に硬化剤と混合して、最初の加硫
の場合と同一条件で圧縮成形プレスにて再び加硫した。
ゴムプレートを調製し、それを次に応力−歪の測定用ス
トリップに切断した。これらの測定はモンサントの引張
計を使用して行った第16図は、当初の加硫SBRゴムおよ
び外および内部ホーン／ダイ配置の両方で予め脱硫した
再加硫SBRゴムの応力−歪曲線を示す。内部ホーン／ダ
イ配置で脱硫し、続いて再加硫したSBRゴムは、外部ホ
ーン／ダイ配置で脱硫し、続いて再加硫したSBRゴムよ
りも良好な応力−歪特性を有することがよくわかる。
の場合と同一条件で圧縮成形プレスにて再び加硫した。
ゴムプレートを調製し、それを次に応力−歪の測定用ス
トリップに切断した。これらの測定はモンサントの引張
計を使用して行った第16図は、当初の加硫SBRゴムおよ
び外および内部ホーン／ダイ配置の両方で予め脱硫した
再加硫SBRゴムの応力−歪曲線を示す。内部ホーン／ダ
イ配置で脱硫し、続いて再加硫したSBRゴムは、外部ホ
ーン／ダイ配置で脱硫し、続いて再加硫したSBRゴムよ
りも良好な応力−歪特性を有することがよくわかる。
実施例 ７
Monarchゴム社製の架橋エチレン酢酸ビニル・フオー
ムシート（商品名Evalite 3S）をストランドに切断
し、超音波ダイ付属装置を備えた単一スクリユー押出機
に供給した。バレルおよびダイの温度は200℃に保っ
た。ダイのすきまが0.625mmでスクリユー回転速度を2rp
mとし、超音波の振幅を20kHzで105μｍとし、直径が12.
7mmの超音波ホーンを使用した。脱架橋ゾーンに入る入
口径は19mm、そして押出物の外径は6.35mmであった。収
集した脱架橋材料は室温で固体であった。この脱架橋材
料は、175℃の温度で圧力315kg/cm2において予熱時間５
分そして保持時間５分を用いて15×15×0.2cm3寸法のシ
ートに圧縮成形した。脱架橋材料の成形能は該材料が流
動できるという強い証拠である。これらのシートは、2c
m直径のデイスクをレオメトリックス機械的分光計によ
る流動特性の研究用に打ち抜いた。第17図に示したよう
に、脱架橋材料は、その貯蔵弾性率（Ｇ′）、損失弾性
率（Ｇ″）、動的粘度の絶対値（η＊）および脱硫架橋
材料のtanδによって示したように、流動性熱可塑性プ
ラスチックの典型的なレオロジー挙動を示した。
ムシート（商品名Evalite 3S）をストランドに切断
し、超音波ダイ付属装置を備えた単一スクリユー押出機
に供給した。バレルおよびダイの温度は200℃に保っ
た。ダイのすきまが0.625mmでスクリユー回転速度を2rp
mとし、超音波の振幅を20kHzで105μｍとし、直径が12.
7mmの超音波ホーンを使用した。脱架橋ゾーンに入る入
口径は19mm、そして押出物の外径は6.35mmであった。収
集した脱架橋材料は室温で固体であった。この脱架橋材
料は、175℃の温度で圧力315kg/cm2において予熱時間５
分そして保持時間５分を用いて15×15×0.2cm3寸法のシ
ートに圧縮成形した。脱架橋材料の成形能は該材料が流
動できるという強い証拠である。これらのシートは、2c
m直径のデイスクをレオメトリックス機械的分光計によ
る流動特性の研究用に打ち抜いた。第17図に示したよう
に、脱架橋材料は、その貯蔵弾性率（Ｇ′）、損失弾性
率（Ｇ″）、動的粘度の絶対値（η＊）および脱硫架橋
材料のtanδによって示したように、流動性熱可塑性プ
ラスチックの典型的なレオロジー挙動を示した。
討論
第９図〜第13図および第15図〜第17図から明らかなよ
うに、ゴムの脱硫および架橋ポリマーの脱架橋は迅速か
つ定量的に生じる。全ての場合に、未加硫材料から得た
曲線と脱硫した材料から得た曲線とを比較すると、脱硫
した材料は未加硫の標準材を決して越えない。未加硫標
準材料に対して図面に示した曲線の位置が下がるのは、
ポリマーにおけるＣ−Ｃ結合の付加的破壊の可能性のた
めである。Ｃ−Ｃ結合の破壊量は制御可能パラメータで
あって、圧力および特に材料の脱硫ゾーンにおける滞留
時間に依存する。脱硫は極めて速く、典型的には0.1〜1
0秒以内で生じる。
うに、ゴムの脱硫および架橋ポリマーの脱架橋は迅速か
つ定量的に生じる。全ての場合に、未加硫材料から得た
曲線と脱硫した材料から得た曲線とを比較すると、脱硫
した材料は未加硫の標準材を決して越えない。未加硫標
準材料に対して図面に示した曲線の位置が下がるのは、
ポリマーにおけるＣ−Ｃ結合の付加的破壊の可能性のた
めである。Ｃ−Ｃ結合の破壊量は制御可能パラメータで
あって、圧力および特に材料の脱硫ゾーンにおける滞留
時間に依存する。脱硫は極めて速く、典型的には0.1〜1
0秒以内で生じる。
脱硫されるゴムの種類は極性または非極性タイプのも
のにすることができる。列挙したリストに限定されるこ
となく、本発明の範囲に考えている２、３の代表的なタ
イプの極性ゴムはクロロプレンおよびニトリルゴムであ
る。同様に、本発明の範囲内の非極性ゴムの代表的なタ
イプはスチレン−ブタジエンゴム（SBR）、天然ゴム、
エチレン−プロピレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレ
ンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴムおよびフルオロカ
ーボンゴムである。
のにすることができる。列挙したリストに限定されるこ
となく、本発明の範囲に考えている２、３の代表的なタ
イプの極性ゴムはクロロプレンおよびニトリルゴムであ
る。同様に、本発明の範囲内の非極性ゴムの代表的なタ
イプはスチレン−ブタジエンゴム（SBR）、天然ゴム、
エチレン−プロピレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレ
ンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴムおよびフルオロカ
ーボンゴムである。
この討論を最初にゴムの連続脱硫に向けてきたが、本
発明はそれに限定されない。熱可塑性プラスチックにお
ける３次元橋かけ重合体の網目構造の破壊に超音波の適
用を含むことは本発明の範囲内である。列挙した実施例
に限定されることなく、２、３の代表的な系はポリウレ
タン、エポキシ／フエノール樹脂、エポキシ樹脂、飽和
ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フエノー
ル／ホルムアルデヒド樹脂、等を含む。
発明はそれに限定されない。熱可塑性プラスチックにお
ける３次元橋かけ重合体の網目構造の破壊に超音波の適
用を含むことは本発明の範囲内である。列挙した実施例
に限定されることなく、２、３の代表的な系はポリウレ
タン、エポキシ／フエノール樹脂、エポキシ樹脂、飽和
ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フエノー
ル／ホルムアルデヒド樹脂、等を含む。
図面および次の討論は、特に、原加硫材料を押出物出
口穴へ移動させるために押出機の適用に集中してきた
が、本発明はそれに限定されない。反応装置の押出機部
に必須の唯一の要件は、圧力下で反応装置出口穴へ移動
させて受入れダイ入口穴に入れることである。任意であ
るが、反応装置は加熱できなければならない。反応装置
の加熱は反応装置の出口穴に生じる内圧を下げ、モータ
の電力消費を低減させる傾向がある。
口穴へ移動させるために押出機の適用に集中してきた
が、本発明はそれに限定されない。反応装置の押出機部
に必須の唯一の要件は、圧力下で反応装置出口穴へ移動
させて受入れダイ入口穴に入れることである。任意であ
るが、反応装置は加熱できなければならない。反応装置
の加熱は反応装置の出口穴に生じる内圧を下げ、モータ
の電力消費を低減させる傾向がある。
最も簡単な操作モードにおいて、反応装置はその出口
穴に１つの入口穴と１つの出口穴を有するダイを備え
る。しかしながら、本発明はそれに限定される理由はな
い。共通のダイ受入れ穴から始まる多重ダイ入口および
出口穴を利用することは本発明の範囲内にあると考えら
れる。このように利用すると、処理量（単位時間に収集
される脱硫材料の量）が顕著に増すことになる。これを
達成する最も簡単な方法の１つは、ダイの回り半径方向
に配置された追加の出口穴を含むことである。しかしな
がら、別の位置に配置のダイおよびホーンも本発明の範
囲にあと考えられる。重要な要素は超音波ホーンの縦軸
と反応装置の出口穴および／またはダイの入口穴の軸と
の心合わせである。
穴に１つの入口穴と１つの出口穴を有するダイを備え
る。しかしながら、本発明はそれに限定される理由はな
い。共通のダイ受入れ穴から始まる多重ダイ入口および
出口穴を利用することは本発明の範囲内にあると考えら
れる。このように利用すると、処理量（単位時間に収集
される脱硫材料の量）が顕著に増すことになる。これを
達成する最も簡単な方法の１つは、ダイの回り半径方向
に配置された追加の出口穴を含むことである。しかしな
がら、別の位置に配置のダイおよびホーンも本発明の範
囲にあと考えられる。重要な要素は超音波ホーンの縦軸
と反応装置の出口穴および／またはダイの入口穴の軸と
の心合わせである。
本出願における用語「ダイ」の記載において、該用語
は装置と別個の構成要素を示すものとして用いてきた
が、概念をそのように特定する必要はない。実際に、別
個の構成要素の必要がなく、ダイ自体を物理的ユニット
に組み込んだ装置を作ることが全く可能である。しかし
ながら、掃除および日常の保守の容易さのためは、ダイ
は典型的に反応装置の出口穴に取り付ける別のユニット
にすることが考えられる。
は装置と別個の構成要素を示すものとして用いてきた
が、概念をそのように特定する必要はない。実際に、別
個の構成要素の必要がなく、ダイ自体を物理的ユニット
に組み込んだ装置を作ることが全く可能である。しかし
ながら、掃除および日常の保守の容易さのためは、ダイ
は典型的に反応装置の出口穴に取り付ける別のユニット
にすることが考えられる。
押出機に取り付けるダイ部を削除することも可能であ
り、本発明の範囲内である。この構造の場合の重要なパ
ラメータは、ホーンの直径が反応装置の出口穴の直径よ
り大きいことである。そのダイの配置は、典型的に現存
の装置（すなわち、押出機）を本願に採用するのに便利
に使用できる。
り、本発明の範囲内である。この構造の場合の重要なパ
ラメータは、ホーンの直径が反応装置の出口穴の直径よ
り大きいことである。そのダイの配置は、典型的に現存
の装置（すなわち、押出機）を本願に採用するのに便利
に使用できる。
ダイおよび／または反応装置出口穴の構造を一般に円
筒形または球形として示したが、本発明をかかるものに
限定する理由はない。限定することなく、他の形状、例
えば矩形スリット、楕円形スリット、等も本願に効果的
に使用することを意図している。ダイおよび／または反
応装置出口ボアが一定の寸法または種々の寸法であるこ
とも本発明の範囲内である。矩形スリットの初寸法は、
例えば、実際に出口側よりも入口側で大きくすることが
できる。不規則な形状の出口穴も本発明の範囲内にあ
る。出口穴が反応装置のものであるとダイのものであろ
うと、重要なパラメータはホーンの表面積が出口ボアの
形状以上に十分に配置できることである。
筒形または球形として示したが、本発明をかかるものに
限定する理由はない。限定することなく、他の形状、例
えば矩形スリット、楕円形スリット、等も本願に効果的
に使用することを意図している。ダイおよび／または反
応装置出口ボアが一定の寸法または種々の寸法であるこ
とも本発明の範囲内である。矩形スリットの初寸法は、
例えば、実際に出口側よりも入口側で大きくすることが
できる。不規則な形状の出口穴も本発明の範囲内にあ
る。出口穴が反応装置のものであるとダイのものであろ
うと、重要なパラメータはホーンの表面積が出口ボアの
形状以上に十分に配置できることである。
ゴムの効果的な脱硫は、ダイ入口ボア直径、ダイ出口
穴直径および超音波ホーンの直径の慎重な検査が必要で
ある。材料を効果的に脱硫するためには、ホーンの直径
をダイ入口穴より大きく、しかもダイ出口穴より小さく
することである。この配置によって、ダイをダイ出口穴
へ一定の深さに挿入して材料を効果的に脱硫させること
ができ、しかも同時に反応装置のダイ内に過度の圧力の
発生させず、それによってホーンの振動を停止させるこ
とができる。
穴直径および超音波ホーンの直径の慎重な検査が必要で
ある。材料を効果的に脱硫するためには、ホーンの直径
をダイ入口穴より大きく、しかもダイ出口穴より小さく
することである。この配置によって、ダイをダイ出口穴
へ一定の深さに挿入して材料を効果的に脱硫させること
ができ、しかも同時に反応装置のダイ内に過度の圧力の
発生させず、それによってホーンの振動を停止させるこ
とができる。
特許の法規に従って、望ましい実施態様およびベスト
モードを提供してきたが、本発明の範囲はそれに限定さ
れず、後記の特許請求の範囲に規定されている。
モードを提供してきたが、本発明の範囲はそれに限定さ
れず、後記の特許請求の範囲に規定されている。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｂ２９Ｋ 105:24 Ｂ２９Ｋ 105:24
(56)参考文献 特開 昭62−121741（ＪＰ，Ａ)
特公 昭51−34429（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C08J 11/10
C08C 19/08
C08F 8/50
B29B 17/00
B29C 35/02
B29C 47/00
Claims (17)
- 【請求項１】（ａ）反応装置の出口穴に圧力下で加硫ま
たは架橋エラストマー粒子を連続的に供給することがで
きる少くとも１つの出口穴を有する反応装置； （ｂ）少くとも１つの超音波ホーン； （ｃ）各超音波ホーンを前記反応装置へ該反応装置の出
口穴の縦軸に対して直線関係に取り付ける少くとも１つ
の取り付け手段； （ｄ）各超音波ホーンの一端に設けられる超音波発生器
であって、前記反応装置の出口穴の直径より大きい直径
を有し、前記超音波ホーンが反応装置の出口穴の末端に
境界を画する横断面と超音波ホーンの先端に境界を画す
る横断面との間の縦軸に沿って測定してエラストマーの
脱硫または脱架橋をさせるのに十分なすきま距離に配置
されることを特徴とする超音波発生器、からなることを
特徴とする超音波反応装置。 - 【請求項２】（ａ）反応装置の出口穴に圧力下で加硫ま
たは架橋エラストマー粒子を連続的に供給することがで
きる少くとも１つの出口穴を有する反応装置； （ｂ）ダイ入口穴とダイ出口穴を有し、ダイ入口穴がダ
イ出口穴より小さい直径を有し、反応装置の出口穴から
ダイ入口穴に加硫エラストマー粒子を通過させるべく反
応装置に取り付ける少くとも１つのダイ； （ｃ）各ダイ用超音波ホーン； （ｄ）各超音波ホーンを各ダイに反応装置出口穴の縦軸
に対して直線関係に取り付ける少くとも１つの取り付け
手段； （ｅ）各超音波ホーンの一端に設けられる超音波発生器
であって、超音波発生器の直径がダイ入口穴の直径より
大きくダイ出口穴の直径より小さく、前記超音波ホーン
が反応装置の出口穴の末端に境界を画する横断面と超音
波ホーンの先端に境界を画する横断面との間の縦軸に沿
って測定してエラストマーの脱硫または脱架橋をさせる
のに十分なすきま距離に配置されることを特徴とする超
音波発生器、からなることを特徴とする超音波反応装
置。 - 【請求項３】（ａ）反応装置の出口穴に圧力下で加硫ま
たは架橋エラストマー粒子を連続的に供給することがで
きる少くとも１つの出口穴を有する反応装置； （ｂ）ダイ入口穴、ダイ出口穴および該ダイ入口穴とダ
イ出口穴を連接する内部ダイ空げきを有し、反応装置に
取り付けて加硫エラストマー粒子を反応装置の出口穴か
らダイ入口穴に通す少くとも１つのダイ； （ｃ）反応装置の縦軸と非直線的に調整されるように形
作られた各ダイ空げきに挿入するのに適した少くとも１
つの超音波ホーン； （ｄ）各超音波ホーンをダイ空げき内にダイ出口穴の縦
軸に対して直線的に取り付けるのに適した少くとも１つ
の取付け手段； （ｅ）各超音波ホーンをダイに密封係合させる少くとも
１つのガスケット；および （ｆ）各超音波ホーンの一端に設けられる超音波発生器
であって、超音波発生器の直径がダイ入口穴の直径より
小さく、前記超音波ホーンが反応装置の出口穴の末端に
境界を画する横断面と超音波ホーンの先端に境界を画す
る横断面との間の縦軸に沿って測定してエラストマーの
脱硫または脱架橋をさせるのに十分なすきま距離に配置
されることを特徴とする超音波発生器、からなることを
特徴とする超音波反応装置。 - 【請求項４】すきま距離が0.2mm〜0.8mmである請求の範
囲第１項、第２項または、第３項記載の反応装置。 - 【請求項５】少くとも１つの超音波ホーンが反応装置の
縦軸に対して非直線的に調整されている請求の範囲第第
１項、第２項または、第３項記載の反応装置。 - 【請求項６】（ａ）加硫または架橋エラストマー粒子を
圧力下で反応装置出口穴へ連続的に供給することができ
る少くとも１つの出口穴を有する反応装置； （ｂ）反応装置およびダイ出口壁へ付けられる少くと２
つの平行な間隔のダイ壁、２つの超音波ホーンの少くと
も２つの平行な間隔の超音波発生器表面を有し、前記２
つのダイ壁およびダイ出口壁と連帯して接触して、エラ
ストマー粒子を供給して出口壁の出口穴を通して流出さ
せることができるチャンネルを作ることができる構成の
ダイ小室；および （ｃ）各超音波ホーンをダイ壁に付け、超音波発生器表
面を反応装置の出口穴の縦軸に対して直線関係に可変配
置させ、それによって２つの平行な超音波発生器表面間
にエラストマーの脱硫または脱架橋をさせるのに十分な
すきま距離を作る構成の少くとも２つの間隔手段からな
ることを特徴とする超音波反応装置。 - 【請求項７】すきま距離が0.2mm〜1.6mmである請求の範
囲第６項記載の反応装置。 - 【請求項８】（ａ）加硫または架橋エラストマー粒子を
圧力下で反応装置出口穴へ連続的に供給することができ
る少くとも１つの出口穴を有する反応装置； （ｂ）反応装置およびダイ出口壁へ付けられる第１の少
くと２つの平行な間隔のダイ壁、第３のダイ壁と平行な
間隔関係にある少くとも１つの超音波ホーンの少くとも
１つの超音波発生器表面を有し、前記第１の２つの平行
な間隔のダイ壁およびダイ出口壁と連帯して接触する超
音波発生器表面と前記第３のダイ壁がエラストマー粒子
を供給して出口壁の出口穴を介して流出させることがで
きるチャンネルを作る構成のダイ小室；および （ｃ）超音波ホーンをダイ壁に付け、超音波発生器表面
を反応装置の出口穴の縦軸に対して直線関係に可変配置
させ、それによって超音波発生器表面と第３のダイ壁間
にエラストマーの脱硫または脱架橋をさせるのに十分な
すきま距離を作る構成の少くとも１つの間隔手段からな
ることを特徴とする超音波反応装置。 - 【請求項９】すきま距離が0.2mm〜0.8mmである請求の範
囲第８項記載の反応装置。 - 【請求項１０】（ａ）加硫したエラストマー粒子を脱硫
加圧ゾーンに供給する工程；および （ｂ）前記脱硫加圧ゾーンのエラストマー粒子を脱硫加
圧ゾーンと同軸で伝播する超音波で0.1〜10秒間、超音
波処理して脱硫し、それによってＣ−Ｓ結合およびＳ−
Ｓ結合からなる群から選んだ少くとも共有結合を破壊さ
せる工程からなることを特徴とする加硫エラストマー粒
子の連続再生利用法。 - 【請求項１１】（ａ）架橋した熱硬化重合体を架橋結合
破壊の加圧ゾーンに供給する工程；および （ｂ）前記架橋結合破壊の加圧ゾーンの重合体を該加圧
ゾーンと同軸で伝播する超音波で0.1〜10秒間、超音波
処理して架橋結合を破壊させる工程からなることを特徴
とする架橋した熱硬化重合体の連続破壊法。 - 【請求項１２】前記加圧ゾーンの圧力が0.7kg/cm2（10p
sig）〜700kg/cm2（10,000psig）である請求の範囲第10
項または第11項記載の方法。 - 【請求項１３】前記加圧ゾーンの圧力が28kg/cm2（400p
sig）〜105kg/cm2（1,500psig）である請求の範囲第10
項または第11項記載の方法。 - 【請求項１４】さらに、前記エラストマー粒子を加熱す
る工程から成る請求の範囲第10項または第11項記載の方
法。 - 【請求項１５】前記エラストマー粒子が25℃〜300℃の
温度で加熱される請求の範囲第14項記載の方法。 - 【請求項１６】エラストマーを極性または非極性のゴム
コンパウンドから成る群から選ぶ請求の範囲第10項また
は第11項記載の方法。 - 【請求項１７】超音波の振幅が10μｍ〜200μｍである
請求の範囲第10項または第11項記載の方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/902,074 | 1992-06-22 | ||
| US07/902,074 US5258413A (en) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | Continuous ultrasonic devulcanization of valcanized elastomers |
| PCT/US1993/005758 WO1994000497A1 (en) | 1992-06-22 | 1993-06-16 | Continuous ultrasonic devulcanization of vulcanized elastomers |
| CN93108898A CN1042432C (zh) | 1992-06-22 | 1993-07-16 | 用超声波对硫化的合成橡胶进行连续脱硫的方法和装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08501258A JPH08501258A (ja) | 1996-02-13 |
| JP3504947B2 true JP3504947B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=36843300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50244194A Expired - Lifetime JP3504947B2 (ja) | 1992-06-22 | 1993-06-16 | 加硫エラストマーの超音波連続脱硫方法及び装置 |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3504947B2 (ja) |
| CN (1) | CN1042432C (ja) |
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| AU (1) | AU668581B2 (ja) |
| BR (1) | BR9306597A (ja) |
| CA (1) | CA2137923C (ja) |
| DE (1) | DE69329245T2 (ja) |
| DK (1) | DK0647240T3 (ja) |
| ES (1) | ES2151512T3 (ja) |
| GR (1) | GR3034860T3 (ja) |
| NZ (1) | NZ254379A (ja) |
| WO (1) | WO1994000497A1 (ja) |
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